哈夫曼编码与解码C语言知识讲解.docx
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哈夫曼编码与解码C语言知识讲解
哈夫曼编码与解码C语言
#include"stdio.h"/*I/O函数*/
#include"stdlib.h"/*其他库函数声明*/
intnum;/*记录结点数*/
intcodenum=0;/*已经获得的编码个数*/
charfilename[20]="";/*存储文件名*/
typedefstruct/*哈夫曼结点存储结构*/
{
charch;/*结点字符*/
intw;/*结点权值*/
intlchild,rchild;/*左右孩子的数组下标*/
}HafuNode,*HafuTree;
HafuTreeht;/*声明一个指向树结点到指针*/
typedefstruct
{
charch;/*叶子结点字符*/
charcodestr[20];/*字符编码*/
}HafuCode;
HafuCodecode[27];/*用于存放对应字符到哈夫曼编码*/
voidInitHafuArry（）
{/*导入文件计算权值，生成只含有叶子结点的HafuNode数组*/
intj,i,k;
HafuNodetmpht;
FILE*fp;/*定义一指向打开文件的指针*/
charch;/*用于存储一个字母*/
charlocation[30]="D:
\\";
ht=（HafuTree）malloc（53*sizeof（HafuNode））;/*为哈夫曼数分配内存空间*/
if（ht==NULL）return;
for（i=0;i<53;i++）/*初始化所以的数据单元，每个单元自成一棵树*/
{
ht[i].w=0;/*权值初始化为0*/
ht[i].lchild=ht[i].rchild=-1;/*左右子为空*/
}
num=0;
printf（"Filename:
"）;
scanf（"%s",filename）;
strcat（location,filename）;
fp=fopen（location,"r"）;
if（!
fp）/*返回1时即存在文件*/
{
printf（"OpenError"）;
return;
}
while（!
feof（fp））/*没到结尾时返回0*/
{
ch=fgetc（fp）;
if（ch==''||ch<='z'&&ch>='a'||ch<='Z'&&ch>='A'）
{
printf（"%c",ch）;
if（ch==''）ch='#';
for（j=0;j{
if（ht[j].ch==ch）
{
break;
}
}
if（j==num）/*找到新字符*/
{
ht[num].ch=ch;/*将新字符存入并将权值加1*/
ht[num].w++;
num++;
}
else
{
ht[j].w++;/*将已有字符权值加1*/
}
}
}fclose（fp）;
printf（"\n"）;
for（i=0;i{
k=i;
for（j=i+1;j{
if（ht[j].wk=j;
}
if（k!
=i）/*如果权值最小的不是第i个元素则交换位置，将小的放到前面*/
{
tmpht=ht[i];
ht[i]=ht[k];
ht[k]=tmpht;
}
}
}
intCreateHafuman（HafuTreeht）
{/*在数组ht中生成哈夫曼数，返回根节点下标*/
inti,k,j,root;
HafuNodehfnode;
codenum=0;
for（i=0;i{/*需生成num-1个结点*/
k=2*i+1;/*每次取最前面两个结点，其权值必定最小*/
hfnode.w=ht[k].w+ht[k-1].w;
hfnode.lchild=k-1;
hfnode.rchild=k;
for（j=num+i;j>k;j--）/*将新结点插入有序数组中*/
{
if（ht[j].w>hfnode.w）
{
ht[j+1]=ht[j];
}
elsebreak;
}
ht[j]=hfnode;
root=j;/*一直跟随新生成的结点，最后新生成的结点为根结点*/
}
returnroot;
}
voidGetHafuCode（HafuTreeht,introot,char*codestr）
{/*ht是哈夫曼树，root是根结点下标，codestr是来暂时存放叶子结点编码的，一开始为空*/
FILE*out;
intlen,i;
FILE*fp;/*定义一指向打开文件的指针*/
charch;/*用于存储一个字母*/
charlocation[30]="D:
\\";
if（ht[root].lchild==-1）
{/*遇到递归终点是叶子结点记录叶子结点的哈夫曼编码*/
code[codenum].ch=ht[root].ch;
strcpy（code[codenum].codestr,codestr）;
codenum++;
}
else/*不是终点则继续递归*/
{
len=strlen（codestr）;
codestr[len]='0';/*左分支编码是0*/
codestr[len+1]=0;/*向左孩子递归之前调整编码序列末尾加0,相当于加了个‘\0’（null）其十进制值是0，以便下次循环时添加字符，否则会被覆盖掉*/
GetHafuCode（ht,ht[root].lchild,codestr）;/*向左递归*/
len=strlen（codestr）;
codestr[len-1]='1';/*右分支编码为1，想右递归之前末尾编码0改为1*/
GetHafuCode（ht,ht[root].rchild,codestr）;/*向右递归*/
len=strlen（codestr）;
codestr[len-1]=0;/*左右孩子递归返回后，删除编码标记末尾*/
}
strcat（location,filename）;
fp=fopen（location,"r"）;
if（!
fp）/*返回1时即存在文件*/
{
printf（"OpenError"）;
return;
}
out=fopen（"D:
\\code.txt","w+"）;
if（!
out）
{
/*printf（"WriteError"）;*/
return;
}
while（!
feof（fp））/*没到结尾时返回0*/
{
ch=fgetc（fp）;/*再打开源文件，对照哈夫曼编码译成编码*/
if（ch==''||ch<='z'&&ch>='a'||ch<='Z'&&ch>='A'）
{if（ch==''）ch='#';/*如果是空格就用#号代替*/
for（i=0;i{/*找到字符所对应到哈夫曼编码*/
if（ch==code[i].ch）
{/*将所得哈夫曼编码输出到文件中*/
fputs（code[i].codestr,out）;
}
}
}
}
fclose（fp）;/*关闭打开到两个文件*/
fclose（out）;
}
voiddecodeHafuCode（HafuTreeht,introot）/*将哈夫曼编码翻译为明文*/
{
FILE*fp2;/*定义一指向打开文件的指针*/
charch;/*用于存储一个字母*/
intcurr=root;/*当前结点到下标*/
charfilename2[20]="";/*获得文件名*/
charlocation[30]="D:
\\";
printf（"Filename:
"）;
scanf（"%s",filename）;
strcat（location,filename）;
fp2=fopen（location,"r"）;
if（!
fp2）/*返回1时即存在文件*/
{
printf（"OpenError2"）;
return;
}
printf（"Code:
"）;
while（!
feof（fp2））/*没到结尾时返回0*/
{
ch=fgetc（fp2）;
if（ch>='0'&&ch<='1'）/*将编码过滤出来*/
{
printf（"%c",ch）;/*将密文输出显示*/
}
}
printf（"\n"）;
rewind（fp2）;/*将文件指针位置定位在开头*/
while（!
feof（fp2））/*没到结尾时返回0*/
{
ch=fgetc（fp2）;
if（ch>='0'&&ch<='1'）/*将编码过滤出来*/
{
if（ch=='0'）/*如果为0则当前结点向左走*/
{
if（ht[curr].lchild!
=-1）
{
curr=ht[curr].lchild;/*若有左子则去左子*/
}
else
{
curr=root;/*没有则返回根结点*/
}
}
if（ch=='1'）/*如果为1则当前结点向右走*/
{
if（ht[curr].rchild!
=-1）
{
curr=ht[curr].rchild;/*若有右子则去右子*/
}
else
{
curr=root;/*没有则返回根结点*/
}
}
if（ht[curr].lchild==-1&&ht[curr].rchild==-1）/*若为叶子结点则打印输出*/
{
printf（"%c",ht[curr].ch=='#'?
'':
ht[curr].ch）;
curr=root;/*回到根结点继续索引*/
}
}
}
fclose（fp2）;
}
voidmain（）
{introot;
inti;
charcodestr[20]="";
intcontrol;
/*显示菜单可选择编码、译码还是退出*/
printf（"================Menu==============\n"）;
printf（"chose1:
encode\n"）;
printf（"chose2:
decode\n"）;
printf（"chose3:
exit\n"）;
scanf（"%d",&control）;
while（control!
=3）/*只有没有选择退出就一直循环*/
{
if（control==1）/*选择编码选项*/
{
FILE*output;
charch;
InitHafuArry（）;/*初始化结点*/
root=CreateHafuman（ht）;/*造一棵哈夫曼树*/
GetHafuCode（ht,root,codestr）;/*根据哈夫曼树将明文译成密码*/
printf（"Code:
"）;
output=fopen（"D:
\\CODE.TXT","r"）;
if（!
output）/*返回1时即存在文件*/
{
printf（"OpenError3"）;
continue;
}
while（!
feof（output））/*没到结尾时返回0*/
{
ch=fgetc（output）;
if（ch>='0'&&ch<='1'）/*将编码过滤出来*/
{
printf（"%c",ch）;/*将密文输出显示*/
}
}
fclose（output）;/*将打开文件关闭*/
}
if（control==2）/*如果选择译码，则调用译码函数*/
{
decodeHafuCode（ht,root）;
}
if（control==3）/*如果选择3则退出程序*/
{
exit（0）;
}
/*若没有退出则继续打印菜单提示供选择*/
printf（"\n\n================Menu==============\n"）;
printf（"chose1:
encode\n"）;
printf（"chose2:
decode\n"）;
printf（"chose3:
exit\n"）;getch（）;
scanf（"%d",&control）;
}
}
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